RU2360334C1 - Chemical cell battery with voltage balance - Google Patents
Chemical cell battery with voltage balance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360334C1 RU2360334C1 RU2008117324/09A RU2008117324A RU2360334C1 RU 2360334 C1 RU2360334 C1 RU 2360334C1 RU 2008117324/09 A RU2008117324/09 A RU 2008117324/09A RU 2008117324 A RU2008117324 A RU 2008117324A RU 2360334 C1 RU2360334 C1 RU 2360334C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modules
- chemical
- current sources
- ccbs
- ccb
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании батарей первичных и вторичных источников тока. В частности, изобретение касается конструкции устройства блока аккумуляторных батарей, выполненного с функцией достижения одновременного заряда или разряда элементов батарей различной емкости посредством перераспределения энергии заряда/разряда между батареями.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to create batteries of primary and secondary current sources. In particular, the invention relates to the design of the device of the battery pack, configured to achieve the simultaneous charge or discharge of battery cells of different capacities by redistributing the charge / discharge energy between the batteries.
Аккумуляторные батареи характеризуются тем, что их характеристики со временем могут неравномерно ухудшаться. Это приводит к тому, что емкость батареи в целом существенно снижается, равняясь на самый худший аккумулятор, несмотря на то что не исчерпана емкость остальных аккумуляторов в батарее. Для избежания этой ситуации используются так называемые "балансиры". Задача балансира - добиться одинаковой зарядки аккумуляторов в батарее, то есть нивелирования разбаланса напряжений на отдельных аккумуляторах или модулях аккумуляторов. Фактически для этого используются дополнительные сопротивления, которые автоматически уменьшают ток заряда на хороших батареях, рассеивая его в тепло и выравнивая напряжение на всех батареях одновременно. Этот способ не решает проблемы неравномерного разряда батарей. Т.е. батарея считается разряженной, если разрядился один из аккумуляторов всей батареи.Rechargeable batteries are characterized in that their characteristics may deteriorate unevenly over time. This leads to the fact that the battery capacity as a whole is significantly reduced, equal to the worst battery, despite the fact that the capacity of the remaining batteries in the battery is not exhausted. To avoid this situation, the so-called "balancers" are used. The task of the balancer is to achieve the same charging of the batteries in the battery, that is, leveling the voltage imbalance on individual batteries or battery modules. In fact, additional resistances are used for this, which automatically reduce the charge current on good batteries, dissipating it into heat and equalizing the voltage on all batteries at the same time. This method does not solve the problem of uneven battery discharge. Those. A battery is considered discharged if one of the batteries in the entire battery is exhausted.
Известна аккумуляторная батарея с устройством нивелирования разбаланса напряжений на отдельных аккумуляторах или модулях аккумуляторов. Устройство нивелирования разбаланса содержит трансформатор с рабочими обмотками на одном сердечнике, число которых соответствует числу аккумуляторов или модулей, управляющий ключевой элемент, последовательно соединенный с каждой рабочей обмоткой, систему управления в виде коммутирующего элемента питания, соединенного с выводами аккумуляторной батареи, генератор импульсов и формирователь импульсов управления ключевыми элементами в виде емкости (RU 2156533, опубл. 2000 г.).A known battery with a device for leveling the voltage imbalance on individual batteries or battery modules. The unbalance leveling device comprises a transformer with working windings on one core, the number of which corresponds to the number of batteries or modules, a control key element connected in series with each working winding, a control system in the form of a switching power element connected to the battery terminals, a pulse generator and a pulse shaper management of key elements in the form of capacity (RU 2156533, publ. 2000).
Недостатком известной батареи являются сложность электрической схемы выравнивания напряжения на отдельных аккумуляторах в батарее, а также необходимость использования относительно мощных трансформаторов.A disadvantage of the known battery is the complexity of the electrical circuit for balancing the voltage on individual batteries in the battery, as well as the need to use relatively powerful transformers.
Также известна батарея первичных или вторичных химических источников тока (ХИТ), содержащая множество единичных ХИТ или модулей из нескольких ХИТ, соединенных в последовательную электрическую цепь, выравнивающее устройство, обеспечивающее при работе батареи выравнивание напряжений на отдельных ХИТ или модулях, состоящее из одного или нескольких источников постоянного тока, выходы которых подключены параллельно каждому единичному ХИТ или модулю таким образом, что их полярности совпадают, блок управления выравнивающим устройством, в качестве источников постоянного тока используются вспомогательные ХИТ, топливные элементы или электронные блоки, питание которых осуществляется от внешних (относительно батареи) источников энергии. В этой батарее ХИТ в качестве электронных блоков используется трансформатор с одной или несколькими вторичными обмотками, которые подключены к единичным ХИТ или модулям и имеют в цепях подключения по крайней мере один элемент с однонаправленной проводимостью, при этом первичная обмотка трансформатора подключена к внешней сети переменного тока (RU 2230418, H02J 7/00, Н01М 10/44, опубл. 2004.06.10).Also known is a battery of primary or secondary chemical current sources (CITs) containing a plurality of single CITs or modules of several CITs connected in a series electric circuit, an equalizing device that ensures, when the battery is operating, voltage equalization on individual CITs or modules, consisting of one or more sources DC current, the outputs of which are connected in parallel to each unit HIT or module in such a way that their polarities coincide, the control unit of the leveling device, in As DC sources, auxiliary HITs, fuel cells or electronic units are used, which are powered from external (relative to the battery) energy sources. In this HIT battery, a transformer with one or several secondary windings that are connected to single HITs or modules and have at least one element with unidirectional conductivity in the connection circuits is used as electronic blocks, while the primary winding of the transformer is connected to an external AC network ( RU 2230418, H02J 7/00, H01M 10/44, publ. 2004.06.10).
Недостатком известной батареи также являются сложность электрической схемы выравнивания напряжения на отдельных аккумуляторах в батарее, а также необходимость использования относительно мощных трансформаторов.A disadvantage of the known battery is also the complexity of the electrical circuit for balancing the voltage on individual batteries in the battery, as well as the need to use relatively powerful transformers.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по изменению схемы нивелирования напряжения и упрощение схемы.The present invention is directed to solving the technical problem of changing the voltage leveling circuit and simplifying the circuit.
Достигаемый при этом технический результат заключается в упрощении схемы и улучшении массогабаритных показателей путем изменения связей.The technical result achieved in this case is to simplify the scheme and improve the overall dimensions by changing the relationships.
Указанный технический результат достигается тем, что батарея химических источников тока с балансом напряжений, содержащая множество единичных химических источников тока или модулей из нескольких химических источников тока, соединенных в последовательную электрическую цепь, выравнивающее устройство для каждых двух химических источников тока или модулей из нескольких химических источников тока, обеспечивающее выравнивание напряжений для каждых двух химических источников тока или модулей из нескольких химических источников тока, выходы которого подключены параллельно химическим источникам тока или модулю из нескольких химических источников тока, и блок управления выравнивающим устройством, отличается тем, что выравнивающее устройство для каждых двух химических источников тока или модулей из нескольких химических источников тока представляет собой балансир для нивелирования разбаланса напряжений на химических источника тока, выполненный из дросселя, подключенного к точке последовательного соединения двух химических источников тока или двух модулей химических источников тока и через нормально открытые ключи к другим полюсам последовательно соединенных химических источников тока или двух модулей химических источников тока, а параллельно к ключам подключены диоды, открытые в направлении протекания тока от минусу химического источника тока к его плюсу или от минуса модуля химических источников тока к его плюсу, а блок управления выравнивающим устройством выполнен с функцией замыкания нормально открытого ключа, подключенного параллельно химическому источнику тока через дроссель, который заряжен по отношению ко второму смежно подключенному химическому источнику тока, на время, равное выравниванию напряжения на полюсах двух смежно подключенных химических источников тока.The specified technical result is achieved by the fact that the battery of chemical current sources with a voltage balance, containing many individual chemical current sources or modules from several chemical current sources connected in a series electric circuit, an equalizing device for every two chemical current sources or modules from several chemical current sources providing voltage equalization for every two chemical current sources or modules from several chemical current sources, you whose moves are connected in parallel with chemical current sources or a module from several chemical current sources, and the leveling device control unit, characterized in that the leveling device for each two chemical current sources or modules from several chemical current sources is a balancer for leveling the voltage unbalance to the chemical source current made from a choke connected to a series connection point of two chemical current sources or two chemical their current sources and through normally open keys to other poles of series-connected chemical current sources or two modules of chemical current sources, and diodes open in the direction of current flow from the minus of the chemical current source to its plus or minus the module of chemical current sources are connected to the keys to its advantage, and the leveling device control unit is made with the function of closing a normally open key connected in parallel to a chemical current source through a choke, which is charged with respect to the second adjacent connected chemical current source for a time equal to the equalization of voltage at the poles of two adjacent connected chemical current sources.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are significant and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by a specific example of execution, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the desired technical result.
На чертеже представлена принципиальная схема батареи химических источников тока с балансом напряжений.The drawing shows a schematic diagram of a battery of chemical current sources with a voltage balance.
Согласно настоящему изобретению рассматривается батарея аккумуляторных элементов, оснащенная балансиром, который позволяет без потерь в тепло перераспределять как энергию заряда батарей, так и энергию разряда батарей, что позволяет уменьшить потери на балансировку, а также существенно повысить как срок службы всей аккумуляторной батареи в целом, так и отдельных ее элементов.According to the present invention, a battery of battery cells equipped with a balancer is considered, which makes it possible to redistribute both the battery charge energy and the battery discharge energy without heat loss, which allows to reduce balancing losses, and also significantly increase the service life of the entire battery as a whole, and its individual elements.
Под аккумуляторной батареей имеются в виду литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы. В общем смысле также имеются в виду любые электрические источники, соединенные в батарею, характеристики элементов которой в процессе эксплуатации могут стать различными.Under the battery refers to lithium-polymer and lithium-ion batteries. In a general sense, we also mean any electrical sources connected to a battery, the characteristics of the elements of which during operation can become different.
Батарея химических источников тока с балансом напряжений содержит множество единичных ХИТ 1, 2, 3… или модулей из нескольких ХИТ, соединенных в последовательную электрическую цепь, и выравнивающее устройство 4 (БЛОК 1, БЛОК 2) для каждых двух ХИТ или модулей из нескольких ХИТ, которое обеспечивает выравнивание напряжений для каждых двух ХИТ или модулей из нескольких ХИТ, выходы которого подключены параллельно ХИТ или модулю из нескольких ХИТ, и блок управления выравнивающим устройством.A battery of chemical current sources with a voltage balance contains many single CIUs 1, 2, 3 ... or modules of several CIITs connected in a serial electric circuit, and an equalizing device 4 (BLOCK 1, BLOCK 2) for every two CIITs or modules of several CIITS, which provides voltage equalization for every two HITs or modules of several HITs, the outputs of which are connected in parallel with a HIT or module of several HITs, and a control unit for the equalization device.
Выравнивающее устройство 4 для каждых двух ХИТ или модулей из нескольких ХИТ представляет собой балансир для нивелирования разбаланса напряжений на ХИТ, выполненный из дросселя 5, подключенного к точке последовательного соединения двух ХИТ или двух модулей ХИТ, и через нормально открытые ключи 6 к другим полюсам последовательно соединенных ХИТ или двух модулей ХИТ, а параллельно к этим ключам 6 подключены диоды 7, открытые в направлении протекания тока от минуса ХИТ к его плюсу или от минуса модуля ХИТ к его плюсу.The leveling device 4 for each two HITs or modules of several HITs is a balancer for leveling the voltage unbalance on the HITs made of a choke 5 connected to the serial connection point of two HITs or two HIT modules, and through normally open keys 6 to other poles in series HIT or two HIT modules, and in parallel to these keys 6 are connected diodes 7, open in the direction of current flow from the minus HIT to its plus or from the minus of the HIT module to its plus.
Блок управления выравнивающим устройством выполнен с функцией замыкания нормально открытого ключа, подключенного параллельно ХИТ через дроссель, который заряжен по отношению ко второму смежно подключенному ХИТ на время, равное выравниванию напряжения на полюсах двух смежно подключенных ХИТ.The leveling device control unit is designed to close a normally open key connected in parallel with the HIT via a throttle that is charged with respect to the second adjacent connected HIT for a time equal to the voltage equalization at the poles of two adjacent connected HIT.
Задача устройства заключается в обеспечении в любом режиме работы (заряд или разряд) РАВЕНСТВА напряжений на всех элементах аккумуляторной батареи.The task of the device is to ensure in any mode of operation (charge or discharge) the EQUAL voltage on all elements of the battery.
Принцип работы схемы:The principle of operation of the circuit:
БЛОК 1 (выравнивающее устройство 2 для первой пары смежно подключенных ХИТ 1 и 2) обеспечивает РАВЕНСТВО напряжений V1 и V2.BLOCK 1 (leveling device 2 for the first pair of adjacent connected HIT 1 and 2) provides an EQUAL voltage V1 and V2.
БЛОК 2 (выравнивающее устройство 2 для второй пары смежно подключенных ХИТ 2 и 3) обеспечивает РАВЕНСТВО напряжений V3 и V4.BLOCK 2 (leveling device 2 for the second pair of adjacent connected HIT 2 and 3) provides EQUAL voltages V3 and V4.
Так как V2=V3, то при совместной работе БЛОКОВ 1 и 2 будет обеспечено равенство: VI=V2=V3=V4.Since V2 = V3, then when the BLOCKS 1 and 2 work together, equality will be ensured: VI = V2 = V3 = V4.
В случае разбаланса ХИТ 1 и ХИТ 2 появится разность напряжений V1 и V2. Например, батарея ХИТ 1 более разряжена, чем ХИТ 2. Тогда напряжение V1 будет меньше, чем V2.In case of imbalance between HIT 1 and HIT 2, the voltage difference V1 and V2 will appear. For example, the battery of HIT 1 is more discharged than HIT 2. Then the voltage V1 will be less than V2.
Управляющее устройство блока управления замыкает на некоторое время ключ К2, и через дроссель L1 начинает протекать ток по направлению от «+» к «-». Управляя временем открытия, можно менять количество энергии, отобранной у батареи ХИТ 2. Далее, как только К2 размыкается, то энергия, накопленная в L1, будет заряжать батарею ХИТ 1 через открытый диод VD1.The control unit of the control unit closes the key K2 for a while, and current begins to flow through the inductor L1 in the direction from “+” to “-”. By controlling the opening time, you can change the amount of energy taken from the HIT 2 battery. Further, as soon as K2 opens, the energy stored in L1 will charge the HIT 1 battery through the open diode VD1.
Точно также работает схема балансировки в БЛОКЕ 2.The balancing scheme in BLOCK 2 also works the same way.
На каждый новый элемент батареи добавляется балансировочный блок.A balancing block is added to each new battery cell.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как основано на использовании стандартных элементов и приборов и основано на новой взаимосвязи этих элементов и приборов.The present invention is industrially applicable, as it is based on the use of standard elements and devices and is based on the new relationship of these elements and devices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008117324/09A RU2360334C1 (en) | 2008-05-05 | 2008-05-05 | Chemical cell battery with voltage balance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008117324/09A RU2360334C1 (en) | 2008-05-05 | 2008-05-05 | Chemical cell battery with voltage balance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2360334C1 true RU2360334C1 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008117324/09A RU2360334C1 (en) | 2008-05-05 | 2008-05-05 | Chemical cell battery with voltage balance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2360334C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532253C2 (en) * | 2012-10-01 | 2014-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Levelling unit for high-voltage battery of electric energy accumulators |
CN107508006A (en) * | 2017-07-24 | 2017-12-22 | 中航锂电(江苏)有限公司 | A kind of automatic equalization battery tray |
RU2743789C1 (en) * | 2020-10-26 | 2021-02-26 | Вадим Валериевич Селиванов | Balancer of voltages of electric energy accumulators and a method of charge voltage alignment on series connected n electric energy accumulators |
RU2751995C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью «Аккумуляторные системы» | Method for operating battery of electric energy storage |
RU2751995C9 (en) * | 2021-02-19 | 2024-03-07 | Общество с ограниченной ответственностью «Аккумуляторные системы» | Method for operating battery of electric energy storage |
-
2008
- 2008-05-05 RU RU2008117324/09A patent/RU2360334C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532253C2 (en) * | 2012-10-01 | 2014-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Levelling unit for high-voltage battery of electric energy accumulators |
CN107508006A (en) * | 2017-07-24 | 2017-12-22 | 中航锂电(江苏)有限公司 | A kind of automatic equalization battery tray |
RU2743789C1 (en) * | 2020-10-26 | 2021-02-26 | Вадим Валериевич Селиванов | Balancer of voltages of electric energy accumulators and a method of charge voltage alignment on series connected n electric energy accumulators |
RU2751995C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью «Аккумуляторные системы» | Method for operating battery of electric energy storage |
RU2751995C9 (en) * | 2021-02-19 | 2024-03-07 | Общество с ограниченной ответственностью «Аккумуляторные системы» | Method for operating battery of electric energy storage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Qi et al. | Review of battery cell balancing techniques | |
Kimball et al. | Increased performance of battery packs by active equalization | |
US9368977B2 (en) | Battery equalization circuits for series charging/discharging and controlling methods thereof | |
Ling et al. | Energy bus-based equalization scheme with bi-directional isolated Cuk equalizer for series connected battery strings | |
US8076797B2 (en) | Energy transfer circuit and method | |
CN108134414B (en) | Modular equalization circuit and equalization mode thereof | |
US10193356B2 (en) | Electrochemical energy accumulator and balancing method | |
EP3314718B1 (en) | Battery balancing circuit | |
JP2019103384A (en) | Dynamic balance method of high voltage battery | |
Yildirim et al. | Evaluation and comparison of battery cell balancing methods | |
CN109066846B (en) | Modular inter-battery equalization circuit structure and method | |
Qi et al. | Optimization of centralized equalization systems based on an integrated cascade bidirectional DC–DC converter | |
Vitols | Efficiency of LiFePO4 battery and charger with passive balancing | |
JP7015569B2 (en) | Improved circuit for bidirectional lossless equilibrium of series battery pack based on inductive energy storage | |
Ma et al. | Enhanced SOH balancing method of MMC battery energy storage system with cell equalization capability | |
CN111181224A (en) | Charging system for multi-section series battery pack and charging method thereof | |
Karmakar et al. | Review on cell balancing technologies of battery management systems in electric vehicles | |
CN103036277B (en) | Equalizer circuit of dynamic and energy storage battery pack | |
RU2360334C1 (en) | Chemical cell battery with voltage balance | |
CN107359670B (en) | Bidirectional equalization circuit and bidirectional equalization method for space high-voltage storage battery pack | |
Ketzer et al. | Evaluating circuit topologies for battery charge equalization | |
CN110021985B (en) | Battery management system | |
Bashir et al. | A comprehensive review of Li-ion battery cell balancing techniques & implementation of adaptive passive cell balancing | |
RU75797U1 (en) | VOLTAGE BALANCE FOR BATTERY CHARGED CHEMICAL CURRENT SOURCES | |
CN202309118U (en) | Transformer scan chain type storage battery equalizing circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110506 |